18799

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Системы многоканального ввода вывода аналоговых сигналов. На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б в данной системе испо

Русский

2013-07-08

189.68 KB

7 чел.

Системы многоканального ввода – вывода аналоговых сигналов.

На рис 11.2а показана система управления процессом сбора/распределения данных, в котором каждому каналу соответствует отдельный ЦАП и АЦП. Альтернативная конфигурация показана на рис 11.2б, в данной системе используется один ЦАП и один АЦП совместно с аналоговыми мультиплексорами и демультиплексорами. В большинстве случаев, особенно при большом числе каналов, вторая конфигурация является более экономичной

Различные требования по стоимости и техническим характеристикам, предъявляемые к системам сбора данных (ССД), определяют возможности вариаций структуры ССД на основе выбора метода обработки аналоговых сигналов. На рисунке 11.3а представлена структура ССД с параллельным принципом обработки.

Параллельная ССД позволяет обеспечить:

1) максимальную независимость аппаратуры всех каналов ССД (изза независимости обработки каждого сигнала);

2) высокое качество преобразования сигналов (вследствие возможности системы пообеспечению требуемого уровня нормализации сигнала на входе АЦП в каждом канале);

3) устранение ошибок, возникающих при коммутации и выборкехранении аналог. сигналов, вносящих основной вклад в суммарную погрешность преобраз-я. Параллельная ССД имеет большое будущее. Однако при его реализации имеет место более высокая стоимость ССД вследствие сравнительно высокой стоимости АЦП.

На рис 11.3б представлена структура ССД с последовательным принципом обработки. Производительность последовательной ССД находится в прямой зависимости от быстродействия АЦП и ограничена его динамическими параметрами. Применение дополнительных элементов для обработки аналоговых сигналов УВХ и АМ ухудшает точностные характеристики и качество преобразования сигналов. С другой стороны, параметры надежности последовательной ССД выше, чем у параллельной ССД, в силу меньшего количества элементов АЦП. Поэтому на практике по критериям надежности и стоимости используют последовательные ССД, а параллельные ССД применяют только в высокопроизводительных системах.

В состав ССД, кроме АЦП, входят следующие устройства:

З – схема защиты входных цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала входного сигнала за заданные пороговые значения);

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между датчиком Д аналогового сигнала и измерительным каналом системы. Помимо собственно защиты выходных и входных цепей гальваническая изоляция позволяет снизить влияние на систему помех по цепям заземления за счет полного разделения Общего ПАВВ и контролируемогооборудования;

СН – схема нормализации. СН предназначена для согласования характеристик входного сигнала, снимаемого с датчика, с характеристиками АЦП. СН в основном выполняет функции усиления (привода границ диапазона напряжений входного сигнала к диапазону напряжений АЦП), сдвига уровней и преобразование униполярного сигнала в биполярный или наоборот;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ предназначен для повышения точностных характеристик путем подавления помех на входе. При этом предполагается, что полезный сигнал датчика и сигналпомеха имеют различные диапазоны частот. В некоторых системах вместо ФНЧ используют фильтры высших частот ФВЧ или полосовые фильтры ПФ;

АМ – аналоговый мультиплексор. АМ предназначен для управляемой коммутации множества входных сигналов на один выход. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера коммутируемого входного канала;

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала и удержания его в течении времени выполнения некоторой операции (обычно АЦП);

ЦМ – цифровой мультиплексор. ЦМ предназначен для управляемой коммутации выходных каналов АЦП для передачи полученного цифрового кода преобразования выбранного АЦП в системную шину. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера АЦП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы ССД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

В системах распределения данных (СРД) также применяются две варианта структур (см.рисунок 11.4).

По сравнения с АЦП, ЦАП более простые устройства и быстродействие их высоко. Поэтому стоимость и надежность обоих вариантов отличаются не значительно, а по точности преобразования параллельная СРД превосходит последовательную. Как следствие, на практике в основном используют параллельную СРД, кроме того, на рынке доступны БИС, которые в одном кристалле содержат до 40 каналов ЦАП.

В состав СРД, кроме ЦАП, входят следующие устройства:

З – схема защиты вых. цепей от короткого замыкания и перегрузок, а также от перенапряжений (выход номинала вых. сигнала за заданные пороговые значения);

УМ – усилитель мощности. УМ предназначен для усиления вых. сигнала с целью согласования с характеристиками вх-го каскада исполнительного механизма ИМ. УМ строятся на базе транзисторных или тиристорных схем. Как правило, мощные УМ не устанавливают в СРД, а используют внешние УМ или интегрированные в ИМ;

АИ – аналоговый изолятор. АИ предназначен для обеспечения гальванической изоляции между управляющим каналом системы и исполнительным механизмом ИМ потребителем аналогового сигнала;

ФНЧ – фильтр низких частот. ФНЧ на выходе ЦАП предназначен для сглаживания ступенчатого выходного сигнала путем фильтрации частотной составляющей обновления выходного канала ЦАП.

УВХ – устройство выборки и хранения, элемент аналоговой памяти. УВХ предназначено для запоминания мгновенного значения аналогового сигнала с выхода ЦАП и удержания его в течении времени отключения выхода ЦАП от канала;

АД – аналоговый демультиплексор. АД выполняет обратную операцию по сравнению с АМ, т.е. коммутирует выход ЦАП к одному из заданных каналов аналогового вывода. Коммутация выполняется путем подачи цифрового кода номера выходного канала;

ЦД – цифровой демультиплексор. ЦД выполняет обратную операцию по сравнению с ЦМ, т.е. коммутирует канал передачи цифрового кода ЦАП к одному из заданных каналов ЦАП. Коммутация осуществляется путем подачи цифрового кода номера ЦАП;

УУ – устройство управление. УУ является цифровым устройством предназначенным для задания требуемых режимов работы СРД и обеспечивающим под управлением процессора передачу информации по системной шине.

На практике при проектировании ПАВВ используют комбинацию последовательной ССД и параллельной СРД.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

31120. Фирма в условиях совершенной и несовершенной конкуренции 33.39 KB
  Равновесие фирмы в условиях совершенной и несовершенной конкуренции На любом рынке любой его субъект действует в соответствии с правилами этого рынка. Они в свою очередь зависят от таких факторов как количество участников наличие барьеров входа и выхода с этого рынка степени влиятельности каждого из субъектов на весь рынок их доли рынка. Это и определяет условную принадлежность рынка к какомулибо из видов: полиполия совершенная конкуренция олигополия монополия или монопсония. concurenti от concurrere сталкиваться это тип...
31121. Рынки факторов производства и формирование доходов 256.46 KB
  Рынки факторов производства и формирование доходов. Рынки факторов производства и формирование доходов Спрос на факторы производства Рынки факторов производства это рынки труда капитала земли полезных ископаемых информации знаний интеллектуальных способностей предпринимательского таланта. Рынки факторов производства имеют свои особенности которые необходимо учитывать. Все факторы производства используемые в хозяйственной деятельности можно разделить на две группы: 1 материальные к которым относятся капитал и земля; 2 социальные...
31122. Антимонопольное регулирование 197.06 KB
  Представляет собой комплекс экономических административных и законодательных мер осуществляемых государством и направленных на то чтобы обеспечить условия для рыночной конкуренции и не допустить чрезмерной монополизации рынка угрожающей нормальному функционированию рыночного механизма. АНТИМОНОПОЛЬНОЕ ЗАКОНОДАТЕЛЬСТВО комплекс законов и правительственных актов в странах с рыночной экономикой направленных на поддержание конкурентной среды в различных сферах предпринимательской деятельности противодействие монополизму и противодействие...
31123. Национальная экономика: цели и результаты развития 26.72 KB
  Кризисы сопровождаются безработицей расстройством денежной системы банкротствами ухудшением жизни населения. Финансовая система включает три основных звена: государственные финансы финансы населения и финансы предприятия. В странах с развитой рыночной экономикой доходная часть бюджета на 80 90 формируется за счет налогов с предприятий и населения. Это совокупность мероприятий в сфере налогообложения направленных на формирование доходной части государственного бюджета повышение эффективности функционирования всей национальной...
31124. Система классификаций и кодирования информации. Проектирование фактографических и документальных БД 105.84 KB
  Система кодирования совокупность знаков и правил их использования для представления информации. Системы кодирования могут носить локальный характер в рамках одного предприятии и глобальный для всей страны. Существуют следующие системы кодирования: Порядковая объекты кодируются числами натурального ряда и используются для кодирования небольших и устойчивых номенклатур объектов; Серийная является развитием порядковой системы кодирования и предусматривает выделение серии номеров для кодирования каждого класса объектов.
31125. Автоматизированное проектирование ИС 114.56 KB
  CSE технологии совокупность методов анализа проектирования разработки и сопровождения информационной системы. Основная цель CSE технологии состоит в том чтобы отделить процесс проектирования информационной системы от ее кодирования и последующих этапов разработки а так же максимально автоматизировать процесс разработки и функционирования системы. Которые поддерживают одну или несколько методологий анализа и проектирования ИС. Графический редактор диаграмм предназначен для отображения в заданных нотациях всех диаграмм...
31126. Типовое проектирование ИС 248.38 KB
  Рисунок 1 Классификация методов типового проектирования ИС. Элементный метод типового проектирования. В качестве типового элемента системы используется ТПР по задаче или по отдельному виду обеспечения информационному техническому. Достоинства метода: Применение модульного подхода к проектированию и документированию ИС Недостаток метода: Большие затраты времени на сопряжение разнородных элементов вследствие информационной программной и технической несовместимости ТПР Плохая адаптивность элементов к особенностям объекта применения ИС...
31127. Организация процесса конструирования 54.29 KB
  Технология конструирования программного обеспечения ТКПО система инженерных принципов для создания экономичного ПО которое надежно и эффективно работает в реальных компьютерах. Стратегии: Однократный проход или водопадная стратегия это линейная последовательность этапов конструирования с определением всех требований вначале процесса. Быстрая разработка достигается за счет использования компонентноориентированного конструирования.
31128. Процесс руководства проектом и планирование проектных задач 17.3 KB
  Анализ риска. Исследование области неопределенности анализ ее влияние на проект. Первыми выполняемыми задачами являются системный анализ и анализ требований. Системный анализ проводится с целью: 1 выяснения потребностей заказчика; 2 оценки выполнимости системы; 3 выполнения экономического и технического анализа; 4 распределения функций по элементам компьютерной системы аппаратуре программам людям базам данных и т.